TW201413829A - 基板處理裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種基板處理裝置。該基板處理裝置其中執行關於基板的處理，該裝置包含：一主腔室，其具有一開放式上半部，該主腔室具有其一側壁內定義的一通道，如此讓一基板可進出；一腔室蓋，其位於該主腔室的該開放式上半部，提供從外界密封並且其中執行該處理的一處理空間；一承座板，其上放置該基板，該承座板具有含一開放式下半部的一內空間；以及一主加熱器，其旋轉放置在該內空間內，該主加熱器與該承座板相隔來加熱該承座板。
Description
本說明書中揭示的本發明係關於基板處理裝置，尤其係關於使用位於一加熱器上方一承座板來改善一基板內處理溫度分佈之基板處理裝置。
在半導體設備製程中，需要在高溫之下均勻的基板熱處理。該半導體設置製程範例可包括化學氣相沉積以及矽磊晶成長處理，其中在氣態反應器內的一承座上放置之一半導體基板沉積一材料層。該承座可利用電阻加熱、射頻加熱以及紅外線加熱方式，加熱到大約400℃至大約1,250℃的高溫。另外，一氣體可通過該反應器，如此可在非常靠近該基板表面之處，由氣態氣體的化學反應來發生沉積處理。而由於此反應，所以要在該基板上沉積所要的產品。
一半導體設備包括矽基板上複數個層，該等層透過沉積處理沉積於該基板上。該沉積處理具有許多對於評估該等已沉積層以及選擇一沉積方法來說相當重要的重大問題。
第一個重大問題的範例就是每一沉積層的「品質」。「品質」代表成份、污染程度、缺陷密度以及機械和電氣屬性。該已沉積層的成份可根據沉積條件而改變，這對於獲得一指定成份來說非常重要。
第二個重大問題就是該晶圓之上的一致厚度。尤其是，沉積
在具有非平面形狀(其中形成階梯部分)的圖案上一層之厚度非常重要。在此該已沉積膜的厚度是否一致可透過階梯涵蓋率來決定，該涵蓋率定義為該階梯部分上所沉積該膜的最小厚度除以該圖案上所沉積該膜的厚度之比例。
有關沉積的其他問題為一填充空間。這代表一個間隙填充，其中包括氧化物層的絕緣層填入金屬線之間。一間隙提供該等金屬線之間的實體與電氣隔離。在這些問題之間，一致性是與該沉積處理有關非常重要的問題之一。不一致層會導致該等金屬線產生高電阻，增加機械受損的可能性。
本發明也提供一種基板處理裝置，其中一加熱器安置在一加熱器上間接加熱該基板，改善該基板的溫度梯度。
本發明也提供一種基板處理裝置，其中一上方加熱器安置在一腔室蓋的上半部初步加熱一處理氣體，藉此縮短處理反應時間。
參閱下列詳細說明以及附圖將可了解本發明的其他目的。
本發明的具體實施例內提供基板處理裝置，其中執行關於基板的處理，該基板處理裝置包括：一主腔室，其具有一開放式上半部，該主腔室具有其一側壁內定義的一通道，如此讓一基板可進出；一腔室蓋，其位於該主腔室的該開放式上半部，提供從外界密封並且其中執行該處理的一處理空間；一承座板，其上放置該基板，該承座板具有含一開放式下半部的一內空間；以及一主加熱器，其旋轉放置在該內空間內，該主加熱器與該承座板相隔來加熱該承座板。
在某些具體實施例中，該基板處理裝置可另包括一支撐構件，其位於該承座板的該開放式下半部，避免該內空間內的熱量擴散到外界。
在其他具體實施例中，該基板處理裝置可另包括一旋轉軸，其位於該主加熱器的下半部來支撐該主加熱器，該旋轉軸可與該主加熱器一起旋轉，其中該主加熱器可包含：一加熱板，其位於該轉軸的一上半部，該加熱板已經插入該內空間內；以及一加熱線，其位於該加熱板內來加熱該承座板。
仍舊在其他具體實施例中，該主腔室可具有一開放式下半部，並且該基板處理裝置可另包括位於該主腔室的該開放式下半部之一抽唧本體來提供一內安裝空間，該抽唧本體沿著該旋轉軸的周邊安置。
甚至在其他具體實施例中，該主加熱器與該旋轉軸可置於該內安裝空間內，並且該基板處理裝置可包括：複數個固定器，支撐放置其上的該基板，該等固定器可在一上升位置與一下降位置之間移動；一升降轉軸，其連接至該等固定器來升降該等固定器；一排放孔，其定義在沿著該旋轉軸周邊的該抽唧本體內，以將一處理氣體排放至外界；以及一升降孔，其中已插入該升降轉軸，該升降孔已定義在該排放孔之外。
仍舊在其他具體實施例中，該基板處理裝置另包括：一氣體供應孔，其定義在該腔室蓋的一頂端表面內，用於將該處理氣體供應進入一處理空間；一擴散板，其位於該腔室蓋的一下端，該擴散板具有擴散孔，該處理氣體透過這些孔擴散到該基板；以及一上方加熱器，其位於該腔室蓋的一上半部，將要供應進入該處理空間的該處理氣體初步加熱。
在進一步具體實施例中，該基板處理裝置可另包括升降該基板的一升降單元，其中該升降單元可包括：複數個固定器，支撐放置其上的該基板，該等固定器可在一上升位置與一下降位置之間移動；以及一升降轉軸，其連接至該等固定器來升降該等固定器。
仍舊在進一步具體實施例中，該承座板具有沿著其頂端表面邊緣定義的一升降溝槽，並且每一該等固定器都可具有一頂端表面，其高度在該上升位置高於該承座板頂端表面的高度，並且在該下降位置插入該升降溝槽，並與該基板底部表面相隔。
甚至在進一步具體實施例中，該腔室蓋可具有一上半部，含往上突出的一圓頂形或一平板形。
1‧‧‧基板處理裝置
3‧‧‧處理空間
4‧‧‧內部空間
5‧‧‧閘道閥
8‧‧‧通道
10‧‧‧主腔室
15‧‧‧連接構件
20‧‧‧腔室蓋
25‧‧‧上方加熱器
27‧‧‧加熱線
30‧‧‧承座板
35‧‧‧升降溝槽
38‧‧‧支撐構件
40‧‧‧主加熱器
41‧‧‧貫穿孔
42‧‧‧加熱線
45‧‧‧加熱板
47‧‧‧旋轉軸
49‧‧‧驅動零件
50‧‧‧升降單元
51‧‧‧升降孔
53‧‧‧升降轉軸
55‧‧‧固定器
58‧‧‧馬達
60‧‧‧抽唧本體
62‧‧‧排放孔
65‧‧‧排氣泵
67‧‧‧排氣口
70‧‧‧擴散板
75‧‧‧擴散孔
77‧‧‧噴灑頭
78‧‧‧噴孔
80‧‧‧氣體供應孔
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84‧‧‧閥門
88‧‧‧處理氣體儲氣槽
90‧‧‧軸承
在此包含附圖來進一步了解本發明，並且併入以及構成此說明書的一部分。圖式例示本發明的示範具體實施例，並且在搭配內容說明之後可用來解釋本發明原理。圖式中：第一圖為根據本發明具體實施例的基板處理設備之示意圖；第二圖和第三圖為例示第一圖中一升降單元移動操作的圖式；第四圖為例示第一圖中一固定器配置狀態的截面圖；第五圖為根據本發明第一修改範例的一基板處理裝置之示意圖；以及第六圖為根據本發明第二修改範例的一基板處理裝置之示意圖。
此後，將參照第一圖至第六圖來詳細說明本發明的範例具體實施例。不過，本發明可以有不同形式的修改，並且不受限於此處公佈的
具體實施例。而是提供這些具體實施例，如此所揭示範圍更完整，並且將本發明範疇完整傳輸給精通此技術的人士。在圖式中，為了清晰起見所以誇大了組件的形狀。
雖然底下說明一沉積處理當成範例，不過本發明可應用在包括該沉積處理的許多基板處理程序。另外，精通技術人士了解除了具體實施例中所描述的基板W以外，本發明也適用於許多要處理的物體。
第一圖為根據本發明具體實施例的基板處理裝置之示意圖。請參閱第一圖，基板處理裝置1包括一主腔室10以及一腔室蓋20。主腔室10具有一開放的上側邊。另外，通過其可接觸到一基板W的一通道8定義在主腔室10的側邊內。基板W透過主腔室10一邊內定義的一通道8，載入主腔室10或從此卸載。通道8外面有一閘道閥5，通道8可由閘道閥5開啟或關閉。
腔室蓋20連接至主腔室10的該已開放上側邊，定義與外界隔離的一處理空間。一連接構件15可位於主腔室10與腔室蓋20之間，完全密封處理空間3。一氣體供應孔80穿過腔室蓋20的頂壁。如此，通過氣體供應口80供應處理氣體進入主腔室10。氣體供應孔80經由一處理氣體埠82連接至一處理氣體儲氣槽88，且一閥門84可調整一處理氣體流率。
具有複數個擴散孔75的擴散板70位於腔室蓋20的下端表面。擴散板70可透過定義在相同高度上的複數個擴散孔75，將該處理氣體均勻供應到一基板W上。該處理氣體可包括氫氣(H2)、氮氣(N2)或其他惰性氣體。另外，該處理氣體可包括一先前反應氣體，例如silane(SiH4)矽甲烷或二氯矽烷(SiH2Cl2)。另外，該處理氣體可包括一摻雜物來源氣體，例如硼
乙烷(B2H6)或磷化氫(PH3)。擴散板70將透過氣體供應孔80供應的該處理氣體擴散至該基板W上。
上方加熱器25將透過氣體供應孔80導入的該處理氣體加熱，其位於腔室蓋20的上半部。腔室蓋20可具有往上突出的一圓頂形。另外，上方加熱器25的形狀可對應至腔室蓋20的形狀。位於上方加熱器25內的加熱線27可沿著腔室蓋20的頂端表面，彼此相隔一預設距離。加熱線27將腔室蓋20加熱，以將從氣體供應孔80供應的該處理器初步加熱。該初步加熱的處理氣體可透過擴散板70擴散到該基板W上，以執行一基板處理程序。如此，因為該初步加熱處理氣體供應至該基板W上，縮短該處理氣體與該基板W之間的處理反應時間，以提高生產力。
一主加熱器40位於主腔室10之內。而在主加熱器40之上安置與主加熱器40相隔的一承座板30。承座板30具有一內部空間4，其具有一開放式下半部。一支撐構件38位於承座板30的該開放式下半部，避免主加熱器40的熱量擴散到內部空間4之外。貫穿孔41定義在主腔室10的中央部分之下側內。旋轉軸47已插入貫穿孔41內。旋轉軸47連接至主加熱器40的下半部，用以支撐主加熱器40。旋轉軸47連接至一驅動零件49，與主加熱器40一起轉動。
主加熱器40包括一加熱板45和加熱線42。加熱板45位於旋轉軸47的一上半部，並且已插入承座板30的內部空間4之內。加熱線42可位於加熱板45的頂端表面內。如此，主加熱器40向上方相隔的承座板30加熱，並且承座板30將接收自主加熱器40的熱量傳送給該基板W。將承座板30加熱的內部空間4可由承座板30以及支撐構件38與處理空間3隔開。另外，一
軸承90可位於旋轉軸47的下半部。
近來隨著製造具有大約300mm(大約12英吋)至大約450mm(大約18英吋)的大比例基板W，該加熱器尺寸隨之增加。如此，會難以在一基板上實現均勻的溫度分佈。也就是，雖然該基板W加熱至一處理溫度，不過本發明採用運用該承座板的一間接加熱法，而不採用直接加熱法，以改善加熱器的停機或效能降低以及加熱器局部不平衡的輻射熱量。如此，將由於主加熱器40局部溫度變化導致的該基板W之溫度變化降至最低。因為由旋轉軸47旋轉主加熱器40，如此可有效避免該基板W的溫度不均。
另外，Kanthal加熱器可用來當成上方與主加熱器25與40。Kanthal可為Fe-Cr-Al合金，其中鐵用來當成主材料。如此，Kanthal可具有高熱阻與高電阻。此外，因為Kanthal加熱器的kanthal加熱線形狀可自由修改，相較於現有的燈泡加熱方法，可均勻分布與傳輸輻射熱。
如第一圖所示，主腔室10具有一開放式下半部。一中空抽唧本體60位於主腔室10的該開放式下半部。抽唧本體60沿著旋轉軸47的四周放置。一排放孔62定義於抽唧本體60之內。排放孔62可沿著旋轉軸47的四周定義。未反應氣體或反應產物可透過排放孔62排出。一排氣泵65連接至一排氣口67和排放孔62，強迫排出該未反應氣體或反應產物。
排放孔62定義於貫穿孔41之外。另外，排放孔62可具有沿著貫穿孔41四周的圓環形。也就是，氣體供應孔80和排放孔62定義於基板處理裝置1彼此相對的側邊上。如此，透過上邊供應的該處理氣體可朝向下側定義的排放孔62排出，以改善該處理氣體的流動分佈，藉此提高反應能力。
如上述，該基板W透過一通道8傳送至基板處理裝置1內，並
且一升降單元50支撐該基板W，朝向承座板30升降該基板W。升降單元50包括一固定器55，其支撐該基板W，以及包括一升降轉軸53，其連接至固定器55並且與固定器55一起升降。已傳送的基板W放置在固定器55上。升降轉軸53位於固定器55的下半部，並且一升降孔51定義於主腔室10的底部表面內。升降孔51定義在排放孔62之外，並且升降轉軸53沿著升降孔51插入。升降轉軸53連接至馬達58，並且與固定器55一起升降。隨著固定器55朝向承座板30頂端表面邊緣內定義的升降溝槽35下降，移動承座板30上的該基板W。另外，可提供多個固定器55，以穩固支撐該基板W並朝向承座板30傳送該基板。
第二圖和第三圖為例示第一圖中一升降單元移動操作的圖式。請參閱第二圖和第三圖，透過通道8傳送進入基板處理裝置1的該基板W放置在固定器55的上半部。如上述，升降轉軸53位於固定器55的下半部。另外，升降轉軸53連接至馬達58，並且與固定器55一起升降。傳送至固定器55上半部的該基板W隨著升降轉軸53下降，朝向承座板30下降。固定器55坐落在承座板30的升降溝槽35內，然後將該基板W傳送至承座板30的中央部分，以便執行有關該基板W的處理。
另外，升降單元50可具有一上升位置與一下降位置。在該上升位置，固定器55的頂端表面高於承座板30的高度。另外在該下降位置，固定器55已插入升降溝槽35並且與該基板W的底部表面分隔，將該基板W移動到承座板30上。
第四圖為例示第一圖中一固定器配置狀態的截面圖。請參閱第四圖，可提供多個固定器55。複數個固定器55可在三個方向內支撐該基
板W，將該基板傳送至承座板30。承座板30的升降溝槽35可用與固定器55溝槽相同之編號來定義。固定器55可分別插入升降溝槽35，將該基板W傳送至承座板30的中央部分。
第五圖為根據本發明第一修改範例的一基板處理裝置之示意圖。此後將只描述與前述具體實施例不同的特徵，因此上述內容可取代本文中省略的說明。請參閱第五圖，一腔室蓋20置於主腔室10的開放式上半部。腔室蓋20可具有平板形，含一開放式下半部與主腔室10連通。在腔室蓋20與主腔室10之間放置一連接構件15，其將腔室蓋20與主腔室10之間一空間完全密封與外界隔開。一擴散板70位於腔室蓋20的下端。
另外，上方加熱器25位於腔室蓋20之上，並且其形狀對應至腔室蓋20的形狀。另外，上方加熱器25與腔室蓋20相隔預設距離。與參考第一圖描述的前述具體實施例比較時，根據第一修改範例，腔室蓋20的側邊部分具有相對低的高度，以縮小處理空間。結果，可提高該基板W與一處理氣體之間的反應能力，以改善該處理氣體的反應率。
第六圖為根據本發明第二修改範例的一基板處理裝置之示意圖。請參閱第六圖，一腔室蓋20連接至主腔室10的一上半部。另外，腔室蓋20封閉主腔室20的已開放上半部，提供其中執行與該基板W相關處理的一處理空間3。一氣體供應孔80定義在腔室蓋20的一上半部內，用於將一處理氣體供應給處理空間3。然後，由位於腔室蓋20底下噴灑頭77內定義的噴孔78，將該處理氣體噴到該基板W上。擴散板70位於氣體供應孔80與噴灑頭77之間，初步擴散透過氣體供應孔80導入，然後流向噴灑頭77的該處理氣體。該初步擴散的處理氣體可在通過噴灑頭77的噴孔78流向該基板W
時重新擴散，如此因為該處理氣體在相對低溫處理下兩次擴散至該基板W，如此該第二修改範例可在該基板W上形成一均勻沉積層。
根據本發明的具體實施例，該承座板可位於該加熱器之上，將該基板間接加熱，以改善該基板的溫度梯度。另外，該上方加熱器位於該腔室蓋的該上半部，以初步加熱該處理氣體，藉此縮短該處理反應時間。
雖然本發明以參考範例具體實施例來詳細說明，不過本發明可在不同的形式內具體實施。如此，底下所公佈的技術理念與申請專利範圍的範疇都不受限於該等較佳具體實施例。
1‧‧‧基板處理裝置
3‧‧‧處理空間
4‧‧‧內部空間
5‧‧‧閘道閥
8‧‧‧通道
10‧‧‧主腔室
15‧‧‧連接構件
20‧‧‧腔室蓋
25‧‧‧上方加熱器
27‧‧‧加熱線
30‧‧‧承座板
35‧‧‧升降溝槽
38‧‧‧支撐構件
40‧‧‧主加熱器
41‧‧‧貫穿孔
42‧‧‧加熱線
45‧‧‧加熱板
47‧‧‧旋轉軸
49‧‧‧驅動零件
50‧‧‧升降單元
51‧‧‧升降孔
53‧‧‧升降轉軸
55‧‧‧固定器
58‧‧‧馬達
60‧‧‧抽唧本體
62‧‧‧排放孔
65‧‧‧排氣泵
67‧‧‧排氣口
70‧‧‧擴散板
75‧‧‧擴散孔
80‧‧‧氣體供應孔
82‧‧‧無說明
84‧‧‧閥門
88‧‧‧處理氣體儲氣槽
90‧‧‧軸承
Claims (9)
- 一種基板處理裝置，其中執行關於一基板的一處理，該基板處理裝置包含：一主腔室，其具有一開放式上半部，該主腔室具有其一側壁內定義的一通道，如此讓一基板可進出；一腔室蓋，其位於該主腔室的該開放式上半部，提供從外界密封並且其中執行該處理的一處理空間；一承座板，其上放置該基板，該承座板具有含一開放式下半部的一內空間；以及一主加熱器，其旋轉放置在該內空間內，該主加熱器與該承座板相隔來加熱該承座板。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，另包含一支撐構件，其位於該承座板的該開放式下半部，避免該內空間中的熱量擴散到外界。
- 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，另包含一旋轉軸，其位於該主加熱器的下半部來支撐該主加熱器，該旋轉軸可與該主加熱器一起旋轉，其中該主加熱器可包含：一加熱板，其位於該轉軸的一上半部，該加熱板已插入該內空間中；以及一加熱線，其位於該加熱板內來加熱該承座板。
- 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中該主腔室具有一開放式下半部，以及 該基板處理裝置另包含位於該主腔室的該開放式下半部之一抽唧本體，來提供一內部安裝空間，該抽唧本體沿著該旋轉軸的周邊安置。
- 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中該主加熱器與該旋轉軸都位於該內部安裝空間內，以及該基板處理裝置包含：複數個固定器，支撐放置其上的該基板，該等固定器可在一上升位置與一下降位置之間移動；一升降轉軸，其連接至該等固定器來升降該等固定器；一排放孔，其定義在沿著該旋轉軸周邊的該抽唧本體內，以將一處理氣體排放至外界；以及一升降孔，其中已插入該升降轉軸，該升降孔已定義在該排放孔之外。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，另包含：一氣體供應孔，其定義在該腔室蓋的一頂端表面內，用於將該處理氣體供應進入一處理空間；一擴散板，其位於該腔室蓋的一下端，該擴散板具有擴散孔，該處理氣體透過這些孔擴散到該基板上；以及一上方加熱器，其位於該腔室蓋的一上半部，將要供應進入該處理空間的該處理氣體初步加熱。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，另包含一升降單元來升降該基板，其中該升降單元包含： 複數個固定器，支撐放置其上的該基板，該等固定器可在一上升位置與一下降位置之間移動；以及一升降轉軸，其連接至該等固定器來升降該等固定器。
- 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中該承座板具有沿著其頂端表面邊緣定義的一升降溝槽，以及每一該等固定器都具有一頂端表面，其高度在該上升位置高於該承座板頂端表面的高度，並且在該下降位置插入該升降溝槽，並與該基板的一底部表面相隔。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該腔室蓋具有一上半部，含往上突出的一圓頂形或一平板形。
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